[发明专利]钇-铈-铝石榴石磷光体和发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及制备用于转化来自发光元件的光波长的钇-铈-铝石榴石(有时称作YAG:Ce)磷光体的方法，以及包含该YAG:Ce磷光体的发光装置。更具体地，本发明涉及适用于构造白色发光装置的粒状YAG:Ce磷光体，该白色发光装置用于构造包括普通照明装置，背光装置和头灯装置的照明装置。

背景技术

发光二极管(LED)在现有可用光源中是效率最高的。尤其是，作为替代白炽灯、荧光灯、冷阴极荧光灯(CCFL)和卤素灯的下一代光源，白光LED具有快速扩张的市场份额。通过将蓝光LED和在蓝光激发时能够发射的磷光体进行组合得到白光LED。通常，将绿或黄光磷光体与蓝光LED组合以产生伪白光。适合的磷光体包括Y₃Al₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃Al₅O₁₂:Ce、Tb₃Al₅O₁₂:Ce、CaGa₂S₄:Eu、(Sr，Ca，Ba)₂SiO₄:Eu和Ca-α-SiAlON:Eu。

其中，Y₃Al₅O₁₂:Ce磷光体是最常用的，因为其在蓝光激发时具有高发射效率。例如如JP370O502所公开的那样，其通过如下方式制备：将稀土元素Y和Ce以恰当的化学计量比溶于酸中，与草酸一起共沉淀该溶液，将该共沉淀物烧制成共沉淀氧化物，将其与氧化铝混合，并向其添加为熔剂的氟化物(如氟化铵或氟化钡)。将混合物置于坩埚中并在1400℃的空气中烧制3小时。将该烧制的材料在球磨机中湿磨，洗涤，分离，干燥并最终筛分。

对于Y₃Al₅O₁₂:Ce磷光体的典型例子而言，描述了通过用钆替换部分钇可以使得它的发射颜色移至更长的波长侧。不合乎期望的是，这种替换是以牺牲室温下发射的量子效率和高温下的发射性能为代价的。

引用列举

专利文献1：JP3700502

发明内容

本发明的目的是提供一种钇-铈-铝石榴石(YAG:Ce)磷光体，该磷光体允许发射颜色移至更长波长侧而无需用钆替代部分钇且无需牺牲高温下的发射性能。

关于由作为基体相的结晶晶粒组成的钇-铈-铝石榴石磷光体，发明人发现，如果将具有5到20nm平均晶粒尺寸并含有比基体相的平均铈浓度更高浓度的铈的纳米结晶晶粒分散于结晶晶粒中，那么当用450nm的光激发时，该磷光体能够产生具有在xy色度坐标上x值为0.47到0.54的发射颜色。另外，在80℃的磷光体的温度下，发射光谱的峰强度是在25℃的磷光体的温度下的发射光谱的峰强度的至少93％。本发明基于这些发现。

一方面，本发明提供一种具有晶体结构的钇-铈-铝石榴石磷光体，其中该晶体结构基于基体相，并且具有5到20nm晶粒尺寸并含有比基体相的铈浓度更高浓度的铈的纳米结晶晶粒分散于晶体结构中。

典型地，当用450nm的光激发时，磷光体产生具有在xy色度坐标上x值为0.47到0.54的发射颜色。

优选地，基于钇和铈的总量，铈以4mol％到15mol％的浓度存在。更优选地，纳米结晶晶粒的铈浓度比基体相的铈浓度高1到20重量％。

在一个优选的实施例中，当用450nm的光激发时，磷光体产生发射光谱，其中在80℃的磷光体的温度下，发射光谱的峰强度是在25℃的磷光体的温度下的发射光谱的峰强度的至少93％。

另一方面，发明人提供一种发光装置，其包括用于发射波长为400到470nm的光的发光元件和用于将来自该发光元件的至少部分光的波长进行转换的如前述所定义的磷光体。

本发明的有益效果

在本发明的YAG:Ce磷光体中，具有5到20nm尺寸且含有比基体相的铈浓度更高浓度的铈的纳米结晶晶粒分散于晶体结构中。磷光体的发射颜色移至比现有技术的磷光体更长的波长侧。因为排除了不同于Y，Ce和Al的元素作为主要成分，所以即使在高温下，磷光体也能保持令人满意的发射(或荧光)性能。

附图说明

图1是示出YAG:Ce磷光体的色度x相对于铈浓度的图表。